Đáp án Hoá học 12 kết nối Bài 25: Nguyên tố nhóm IIA

BÀI 25. NGUYÊN TỐ NHÓM IIA

MỞ ĐẦU

Trong nhóm IIA, magnesium và calcium là hai nguyên tố phổ biến nhất, đồng thời có vai trò quan trọng với sự sinh trưởng, phát triển của động vật và thực vật. Magnesium có trong chất diệp lục, calcium có trong vỏ và mai các loài giáp xác, trong xương và răng của người và động vật,…

Vậy, đơn chất nhóm IIA có đặc điểm gì nổi bật về tính chất vật lí và tính chất hóa học? Các hợp chất phổ biến của calcium có vai trò như thế nào với đời sống, sản xuất và cơ thể con người?

Hướng dẫn chi tiết:

Đơn chất nhóm IIA có đặc điểm nổi bật về tính chất vật lí và tính chất hóa học như:

- Tính chất vật lí: kim loại nhóm IIA có nhiệt độ nóng chảy cao hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IA, nhưng tương đối thấp so với nhiệt độ nóng chảy của kim loại khác. Kim loại nhóm IIA đều là kim loại nhẹ, chúng có khối lượng riêng tương đối nhỏ.

- Tính chất hoá học: các kim loại nhóm IIA đều có thể tác dụng với oxygen, tác dụng với nước.

Các hợp chất phổ biến của calcium có vai trò to lớn trong đời sống sản xuất và trong cơ thể con người:

- Trong đời sống và sản xuất:

+ Đá vôi được ứng dụng sản xuất vôi sống, xi măng, vật liệu xây dựng,…

+ Vôi sống dùng làm khử chua; sát trùng, tẩy uế; hút ẩm trong công nghiệp;…

+ Vôi, nước vôi dùng làm khử chua, làm mềm nước cứng,…

+ Thạch cao ứng dụng trong vật liệu xây dựng, phấn biết bảng,…

+ Apatite dùng để sản xuất phân lân (superphosphate, nung chảy,…),…

- Một số hợp chất của calcium có vai trò quan trọng đối với cơ thể con người như calcium phosphate, hydroxylapatite tham gia cấu tạo xương và răng.

I. ĐƠN CHẤT NHÓM IIA

Hoạt động nghiên cứu: Một số đại lượng đặc trưng của các nguyên tố nhóm IIA được trình bày trong Bảng 25.1.

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nhận xét xu hướng biến đổi bán kính nguyên tử của nguyên tố nhóm IIA.

2. Dựa vào bán kính nguyên tử, điện tích hạt nhân, dự đoán xu hướng biến đổi tính khử từ Be đến Ba.

3. Dự đoán số oxi hóa đặc trưng của nguyên tử của nguyên tố nhóm IIA. Giải thích.

Hướng dẫn chi tiết:

1. Từ Be đến Ba, bán kính nguyên tử của nguyên tố nhóm IIA có xu hướng tăng dần.

2. Dựa vào bán kính nguyên tử, điện tích hạt nhâ, ta có thể dự đoán được rằng tính khử từ Be đến Ba tăng dần.

3. Số oxi hoá đặc trưng của nguyên tử của nguyên tố nhóm IIA là +2 vì cấu hình electron của chúng có 2 electron ở lớp ngoài cùng.

Câu hỏi 1: Tại sao trong tự nhiên, các nguyên tố nhóm IIA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất?

Hướng dẫn chi tiết:

Trong tự nhiên, các nguyên tố nhóm IIA chỉ tồn tại ở dạng hợp chất vì các nguyên tố này đều là các nguyên tố có tính khử mạnh, khi ở ngoài tự nhiên, chúng tác dụng với nước (H₂O), oxygen (O₂),… tạo thành các hợp chất.

Hoạt động nghiên cứu 2: Một số thông số vật lí của kim loại nhóm IIA được trình bày trong Bảng 25.2.

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. So sánh nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IIA với kim loại nhóm IA trong cùng chu kì.

2. Trong nhóm IIA, kim loại nào là kim loại nhẹ?

Hướng dẫn chi tiết:

1. Trong cùng một chu kì, nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IIA cao hơn nhiệt độ nóng chảy của kim loại nhóm IA.

2. Trong nhóm IIA, tất cả các kim loại đều là kim loại nhẹ, trừ Ba.

Hoạt động nghiên cứu 3: Độ tan trong nước của các hydroxide nhóm IIA ở 20 ^oC cho trong bảng sau:

Thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nêu xu hướng biến đổi độ tan của các hydroxide nhóm IIA.

2. Dự đoán xu hướng phản ứng với nước của kim loại nhóm IIA (từ Mg đến Ba) dựa vào độ tan của các hydroxide.

Hướng dẫn chi tiết:

1. Từ Mg(OH)₂ đến Ba(OH)₂ độ tan của các hydroxide nhóm IIA tăng dần.

2. Từ Mg đến Ba, mức độ phản ứng với nước của kim loại nhóm IIA tăng dần.

II. HỢP CHẤT CỦA KIM LOẠI NHÓM IIA

Hoạt động nghiên cứu: Độ tan (g/100 g nước) của các muối sulfate, carbonate và nitrate của kim loại nhóm IIA ở 20 ^oC cho trong bảng sau:

Thực hiện yêu cầu sau:

Nhận xét về khả năng hòa tan (dễ tan/ít tan/không tan) của các muối của kim loại nhóm IIA.

Hướng dẫn chi tiết:

Hợp chất nhóm IIA có anion  đều không tan.

Với muối có anion , muối MgSO₄ dễ tan, muối CaSO₄ và SrSO₄ ít tan còn muối BaSO₄ không tan.

Hợp chất nhóm IIA có anion đễu dễ tan.

Hoạt động thí nghiệm: So sánh độ tan giữa calcium sulfate và barium sulfate

Chuẩn bị:

Hóa chất: các dung dịch CaCl₂ 1 M, BaCl₂ 1 M, CuSO₄ 1 M.

Dụng cụ: ống nghiệm, giá ống nghiệm.

Tiến hành:

- Đặt 2 ống nghiệm vào giá. Thêm khoảng 2 mL  dung dịch CaCl₂ vào ống nghiệm (1), 2 mL dung dịch BaCl₂ vào ống nghiệm (2).

- Nhỏ từ từ từng giọt dung dịch CuSO₄ vào mỗi ống nghiệm cho đến khi xuất hiện kết tủa.

Quan sát hiện tượng xảy ra và thực hiện yêu cầu sau:

So sánh thời điểm xuất hiện kết tủa ở hai ống nghiệm và giải thích.

Hướng dẫn chi tiết:

Trong ống nghiệm của BaCl₂ sẽ xuất hiện kết tủa trước ống nghiệm CaCl₂ vì bán kính nguyên tử của Ba lớn hơn bán kính nguyên tử của Ca.

Câu hỏi 2: Đề xuất cách phân biệt ba dung dịch bão hòa: CaCl₂, SrCl₂, BaCl₂.

Hướng dẫn chi tiết:

Cách phân biệt ba dung dịch bão hòa: CaCl₂, SrCl₂, BaCl₂ là đốt nóng chúng trên một ngọn lửa không màu, khi đó các ion trong các dung dịch bão hoà sẽ làm ngọn lửa có màu đặc trưng của chúng. Khi đó, Ca²⁺ có màu đỏ cam, Sr²⁺ có màu đỏ son, Ba²⁺ màu lục.

Hoạt động nghiên cứu: Muối carbonate của kim loại nhóm IIA là muối của acid yếu, tác dụng được với nhiều acid vô cơ và hữu cơ, giải phóng khí carbon dioxide.

1. Viết phương trình hóa học của phản ứng giữa CaCO₃ với dung dịch HCl, với dung dịch CH₃COOH.

2. Đề xuất cách làm sạch cặn đá vôi trong phích nước.

Hướng dẫn chi tiết:

1. Phương trình hoá học: CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O

CaCO₃ + 2CH₃COOH → (CH₃COO)₃Ca + CO₂ + H₂O

2. Để làm sạch cặn đá vôi trong phích nước, ta đổ giấm ăn đã đun sôi vào phích ngâm trong một khoảng thời gian (khoảng 1 tiếng) vì trong giấm ăn có chứa acetac acid CH₃COOH, nên giấm ăn tác dụng với đá vôi sẽ làm tan cặn đá và tạo thành khí bay hơi. Phương trình hoá học của phản ứng:

CaCO₃ + 2CH₃COOH → (CH₃COO)₃Ca + CO₂ + H₂O

Hoạt động nghiên cứu: Các muối carbonate của kim loại nhóm IIA đều bị phân hủy bởi nhiệt:

MCO₃ MO(s) + CO₂(g)        

Biến thiên enthalpy chuẩn của quá trình trên được cho trong bảng sau:

Thực hiện các yêu cầu sau:

Dựa vào biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng, dự đoán xu hướng biến đổi độ bền nhiệt của các muối carbonate của kim loại nhóm IIA.

Hướng dẫn chi tiết:

Từ MgCO₃ đến BaCO₃ độ bền nhiệt của các muối carbonate của kim loại nhóm IIA tăng dần. 

Hoạt động nghiên cứu: Biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng nhiệt phân các muối nitrate của kim loại nhóm IIA:

M(NO₃)₂(s) MO(s) + 2NO₂(g) + O₂(g)               

cho trong bảng sau:

Thực hiện yêu cầu sau:

Dựa vào biến thiên enthalpy chuẩn của phản ứng, dự đoán xu hướng biến đổi độ bền nhiệt của muối nitrate của kim loại nhóm IIA.

 Hướng dẫn chi tiết: